Məhlulların Buxar Təzyiqinin Azaldılması ilə bağlı Nümunə Suallar və Müzakirə
Məhlulun buxar təzyiqinin azalması (Buxar Təzyiqinin Depressiyası) məhlulların kollektiv xüsusiyyətidir və bu xüsusiyyət yalnız həll olmuş hissəciklərin sayından asılıdır və həmin hissəciklərin kimyəvi təbiətindən asılı deyil. Anlamağı asanlaşdırmaq üçün bu konsepsiyanı bir neçə nümunə və ətraflı müzakirələr vasitəsilə müzakirə edəcəyik.
Buxar Təzyiqinin Düşməsinin Əsas Konsepsiyası
Uçucu maddə həlledicidə həll edilərək məhlul əmələ gətirildikdə, məhlulun buxar təzyiqi adətən eyni temperaturda təmiz həlledicinin buxar təzyiqindən aşağı olur. Bu fenomen buxar təzyiqinin aşağı salınması kimi tanınır. Bu prosesin əsas səbəbi həlledici molekullarının qaz fazasına keçmə ehtimalını azaldan və beləliklə, buxar təzyiqini aşağı salan həll olunmuş maddə hissəciklərinin olmasıdır.
Buxar təzyiqindəki bu azalma aşağıdakı düsturla hesablana bilər:
\[ \Delta P = P^\text{0} – P \]
Harada:
– \( \Delta P \) buxar təzyiqinin azalmasıdır.
– \( P^\text{0} \) təmiz həlledicinin buxar təzyiqidir.
– \( P \) məhlulun buxar təzyiqidir.
Buxar təzyiqinin düşməsi Raoult tənliyi ilə də ifadə edilə bilər:
\[ \Delta P = x_{\text{həll}} \cdot P^\text{0} \]
Harada:
– \( x_{\text{həllol}} \) həll olan maddənin mol hissəsidir.
Aşağıdakı nümunələr üçün, standart şərtlər altında təmiz bir həlledici və müxtəlif həll olan maddələr olduğunu fərz edək.
Nümunə Sual 1
Sual:
Tutaq ki, 90 qram suda həll edilmiş 10 qram karbamiddən (NH2CONH2) ibarət bir məhlul var. Müəyyən bir temperaturda təmiz suyun buxar təzyiqi 23.76 mm civə sütununa bərabərdir. Məhlulun buxar təzyiqini hesablayın.
Müzakirə:
Addım 1: Karbamid və suyun mol sayını hesablayın.
– Karbamidin molyar kütləsi (NH₂(_2₂)CONH₂(_2₂)): 60 q/mol.
– Karbamid mollarının sayı:
\[ \text{mol karbamid} = \frac{10\text{ g}}{60\text{ g/mol}} = 0.167 \text{ mol} \]
– Suyun molyar kütləsi (H\(_2\)O): 18 q/mol.
– Suyun mol sayı:
\[ \text{suyun molları} = \frac{90\text{ g}}{18\text{ g/mol}} = 5 \text{ mol} \]
Addım 2: Karbamidin mol fraksiyasını hesablayın.
\[ x_{\text{karbamid}} = \frac{\text{mol karbamid}}{\text{mol karbamid} + \text{mol su}} = \frac{0.167}{0.167 + 5} = 0.0326 \]
Addım 3: Buxar təzyiqinin düşməsini hesablayın.
\[ \Delta P = x_{\text{urea}} \cdot P^\text{0}_{\text{air}} \]
\[ \Delta P = 0.0326 \cdot 23.76 \text{ mmHg} = 0.774 \text{ mmHg} \]
Addım 4: Məhlulun buxar təzyiqini hesablayın.
\[ P_{\text{həll}} = P^\text{0}_{\text{water}} – \Delta P \]
\[ P_{\text{həll}} = 23.76 \text{ mmHg} – 0.774 \text{ mmHg} = 22.986 \text{ mmHg} \]
Nümunə Sual 2
Sual:
58.5 q natrium xlorid (NaCl) 200 q suda həll edilərək məhlul hazırlanır. Təmiz suyun buxar təzyiqi 92.5 mm civə sütunu olduqda, 50°C-də buxar təzyiqinin azalmasını hesablayın.
Müzakirə:
Addım 1: NaCl və suyun mol sayını hesablayın.
– NaCl-nin molyar kütləsi: 58.5 q/mol.
– NaCl mollarının sayı:
\[ \text{mol NaCl} = \frac{58.5\text{ g}}{58.5\text{ g/mol}} = 1 \text{ mol} \]
– Suyun molyar kütləsi (H\(_2\)O): 18 q/mol.
– Suyun mol sayı:
\[ \text{suyun molları} = \frac{200\text{ g}}{18\text{ g/mol}} = 11.11 \text{ mol} \]
Addım 2: Unutmayın ki, NaCl-nin tam ionlaşması hər formula vahidi üçün 2 ion (Na\(^+\) və Cl\(^-\)) əmələ gətirir.
\[ n_{\text{cəmi}} = n_{\text{NaCl}} \cdot 2 = 1 \cdot 2 = 2 \text{ mol ionları} \]
Addım 3: Həll olan maddənin mol fraksiyasını hesablayın.
\[ x_{\text{NaCl}} = \frac{n_{\text{cəmi}}}{n_{\text{cəmi}} + n_{\text{air}}} = \frac{2}{2 + 11.11} = 0.152 \]
Addım 4: Buxar təzyiqinin düşməsini hesablayın.
\[ \Delta P = x_{\text{NaCl}} \cdot P^\text{0}_{\text{air}} \]
\[ \Delta P = 0.152 \cdot 92.5 \text{ mmHg} = 14.06 \text{ mmHg} \]
Nümunə Sual 3
Sual:
Əgər 20 qram qlükoza (C\(_6\)H\(_{12}\)O\(_6\)) 150 qram suda həll olarsa və 25°C-də təmiz suyun buxar təzyiqi 23.8 mm civə sütununa bərabərdirsə, məhlulun buxar təzyiqini hesablayın.
Müzakirə:
Addım 1: Qlükoza və suyun mol sayını hesablayın.
– Qlükozanın molyar kütləsi: 180 q/mol.
– Qlükoza mollarının sayı:
\[ \text{mol qlükoza} = \frac{20\text{ g}}{180\text{ g/mol}} = 0.111 \text{mol} \]
– Suyun molyar kütləsi (H\(_2\)O): 18 q/mol.
– Suyun mol sayı:
\[ \text{suyun molları} = \frac{150\text{ g}}{18\text{ g/mol}} = 8.33 \text{ mol} \]
Addım 2: Qlükozanın mol fraksiyasını hesablayın.
\[ x_{\text{qlükoza}} = \frac{\text{mol qlükoza}}{\text{mol qlükoza} + \text{mol su}} = \frac{0.111}{0.111 + 8.33} = 0.0132 \]
Addım 3: Buxar təzyiqinin düşməsini hesablayın.
\[ \Delta P = x_{\text{qlükoza}} \cdot P^\text{0}_{\text{water}} \]
\[ \Delta P = 0.0132 \cdot 23.8 \text{ mmHg} = 0.314 \text{ mmHg} \]
Addım 4: Məhlulun buxar təzyiqini hesablayın.
\[ P_{\text{həll}} = P^\text{0}_{\text{water}} – \Delta P \]
\[ P_{\text{həll}} = 23.8 \text{ mmHg} – 0.314 \text{ mmHg} = 23.486 \text{ mmHg} \]
Bağlanır
Yuxarıdakı nümunələrdən görə bilərik ki, həll olan maddənin və həlledicinin mol sayını, eləcə də təmiz həlledicinin buxar təzyiqini biliriksə, məhlulun buxar təzyiqinin aşağı düşməsini asanlıqla hesablamaq olar. Bu konsepsiyanın bir çox vacib tətbiqi var, xüsusən də məhlulun xüsusiyyətlərinə nəzarətin vacib olduğu kimya və əczaçılıq sənayesində. Bu konsepsiyanın yaxşı başa düşülməsi həmçinin məhlulların termodinamik xüsusiyyətlərinin daha da öyrənilməsinə kömək edir.
